SPADtek fotonlu çığ fotodedektörü
SPAD fotodedektör sensörleri ilk tanıtıldığında, ağırlıklı olarak düşük ışıklı algılama senaryolarında kullanılıyordu. Bununla birlikte, performanslarının gelişmesi ve sahne gereksinimlerinin artmasıyla birlikte,SPAD fotodedektörüSensörler, otomotiv radarları, robotlar ve insansız hava araçları gibi tüketici senaryolarında giderek daha fazla kullanılmaktadır. Yüksek hassasiyeti ve düşük gürültü özellikleri sayesinde SPAD fotodedektör sensörü, yüksek hassasiyetli derinlik algılama ve düşük ışıkta görüntüleme elde etmek için ideal bir seçim haline gelmiştir.
PN eklemlerine dayalı geleneksel CMOS görüntü sensörlerinin (CIS) aksine, SPAD fotodedektörünün temel yapısı Geiger modunda çalışan bir çığ diyotudur. Fiziksel mekanizmalar açısından bakıldığında, SPAD fotodedektörünün karmaşıklığı PN eklem cihazlarına göre önemli ölçüde daha yüksektir. Bu durum, yüksek ters polarizasyon altında dengesiz taşıyıcı enjeksiyonu, termal elektron etkileri ve kusur durumları tarafından desteklenen tünelleme akımları gibi sorunlara yol açma olasılığının daha yüksek olmasında kendini gösterir. Bu özellikler, tasarım, işlem ve devre mimarisi seviyelerinde ciddi zorluklarla karşılaşmasına neden olur.
Ortak performans parametreleriSPAD çığ fotodedektörüPiksel boyutu (Pixel Size), karanlık sayım gürültüsü (DCR), ışık algılama olasılığı (PDE), ölü zaman (DeadTime) ve tepki süresi (Response Time) gibi parametreler, SPAD çığ fotodedektörünün performansını doğrudan etkiler. Örneğin, karanlık sayım oranı (DCR), dedektör gürültüsünü tanımlamak için önemli bir parametredir ve SPAD'ın tek foton dedektörü olarak işlev görmesi için arıza noktasından daha yüksek bir sapmayı koruması gerekir. Işık algılama olasılığı (PDE), SPAD'ın hassasiyetini belirler.çığ fotodedektörüElektrik alanının yoğunluğu ve dağılımından etkilenir. Ek olarak, Ölü Zaman, SPAD'ın tetiklendikten sonra başlangıç durumuna dönmesi için gereken süredir ve bu da maksimum foton algılama oranını ve dinamik aralığı etkiler.
SPAD cihazlarının performans optimizasyonunda, temel performans parametreleri arasındaki kısıtlama ilişkisi önemli bir zorluktur: örneğin, piksel küçültülmesi doğrudan PDE zayıflamasına yol açar ve boyut küçültmenin neden olduğu kenar elektrik alanlarının yoğunlaşması da DCR'de keskin bir artışa neden olur. Ölü zamanın azaltılması, darbe sonrası gürültüye neden olur ve zaman titremesinin doğruluğunu bozar. Şu anda, en son teknoloji ürünü çözümler, DTI/koruma döngüsü (çapraz konuşmayı bastırma ve DCR'yi azaltma), piksel optik optimizasyonu, yeni malzemelerin (kızılötesi tepkiyi artıran SiGe çığ tabakası) kullanımı ve üç boyutlu yığılmış aktif söndürme devreleri gibi yöntemlerle belirli bir derecede işbirlikçi optimizasyon sağlamıştır.
Yayın tarihi: 23 Temmuz 2025